[发明专利]双腔结构的光纤温度与压力传感器及其制备方法

说明书

本发明提供双腔结构的光纤温度与压力传感器及其制备方法。所述传感器包括：入射组件，包括入射光纤，用于引导相干光束的入射；反射组件，包括反射光纤，用于与入射组件保持合理距离，形成本征型F‑P腔和非本征型F‑P腔；本征型F‑P腔，由第二毛细管与一段光纤熔接而成；非本征型F‑P腔，由本征型F‑P腔与入射组件或反射组件的端面保持合理距离形成；第一毛细管，固定连接所述各组件；根据非本征型F‑P腔的腔长对相干光束的反射获得测量温度和压力；根据本征型F‑P腔的腔长对相干光束的反射获得测量温度；温度补偿后得到精确的测量压力。本发明通过本征腔对非本征腔进行温度补偿，得到精确的压力值；结构简单易制作。

技术领域

本发明涉及光纤温度与压力传感器，具体涉及双腔结构的光纤温度与压力传感器及其制备方法。

背景技术

光纤Fabry-Perot传感器是利用光纤与毛细管构建的F-P腔形成的干涉型传感器，可以分为本征型和非本征型。其中本征型F-P传感器(Intrinsic Fabry-PerotInterferometer,IFPI)是利用光纤本身构成一个腔长为L的F-P腔，非本征型F-P传感器(Extrinsic Fabry-Perot Interferometer,EFPI)是利用两光纤端面(两端面镀膜或不镀膜)之间的空气间隙构成一个腔长为L的F-P腔。当相干光束沿着光纤入射到F-P腔时，光纤在F-P腔的两端面反射后沿原路返回并叠加产生干涉，其中干涉输出信号与此F-P腔的长度相关。当外界参量(温度、压力等)作用到该F-P腔上时，将会使其腔长L发生变化，从而导致其输出的干涉信号也发生相应变化。因此，通过干涉信号的变化得到腔长L的变化从而得到外界参量(温度、压力等)的变化量。

由于光纤F-P传感器对温度和压力均敏感，因此为了单独得到温度和压力的实际值，需要添加其他的补偿方案。专利CN103644987A采用在光纤上刻光栅的方法来得到温度，然后对F-P腔进行温度补偿得到实际的压力。专利CN105136358A采用本征型F-P与非本征型F-P相结合的方法，同样可以实现温度对压力的补偿。

但是，上述添加光纤光栅测温的方案，对传感器的封装要求较高，尤其光栅部分的光纤需要处于自由状态，不能有应力。本征与非本征F-P腔相结合的方案虽然可以同时得到温度与压力，但传感器结构复杂，难以制作。

发明内容

为了克服上述光纤传感器的缺点，本发明拟提供一种双腔结构的光纤温度与压力传感器及其制备方法，该传感器易于制作，其可以同时得到准确的温度和压力值。

本发明提供一种双腔结构的光纤温度与压力传感器，其特征在于，包括入射组件，包括入射光纤，用于引导相干光束的入射；

反射组件，包括反射光纤，用于与所述入射组件保持合理距离，形成本征型F-P腔和非本征型F-P腔；

本征型F-P腔，位于所述入射组件与反射组件之间，由第二毛细管与一段光纤熔接而成；

非本征型F-P腔，由所述本征型F-P腔与所述入射组件或所述反射组件的端面保持合理距离形成；

第一毛细管，固定连接所述入射组件、所述本征型F-P腔、所述非本征型F-P腔、所述反射组件；

根据所述非本征型F-P腔的腔长对所述相干光束的反射获得测量温度和压力；根据所述本征型F-P腔的腔长对所述相干光束的反射获得测量温度；对所述非本征型F-P腔进行温度补偿，得到精确的测量压力。

本发明采用的一技术方案是，所述入射光纤插入所述本征型F-P腔的所述第二毛细管，固定连接。

进一步地，所述反射组件还包括第三毛细管，所述反射光纤插入所述第三毛细管，固定连接，所述反射光纤的端面与所述本征型F-P腔之间形成所述非本征型F-P腔。

本发明采用的另一技术方案是，所述入射光纤插入所述本征型F-P腔的所述第二毛细管，固定连接。